JP2011099379A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、内燃機関に関する。更に具体的には、点火プラグを有し、点火プラグの放電により空気と燃料との混合気を着火燃焼せしめる火花点火式内燃機関に関するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine. More specifically, the present invention relates to a spark ignition type internal combustion engine that has an ignition plug and ignites and burns a mixture of air and fuel by discharge of the ignition plug.
例えば、特許文献1には燃焼室内にグロープラグを有する自己着火式内燃機関が開示されている。特許文献1の内燃機関において、シリンダヘッドのグロープラグ取付孔の壁面には断熱材が備えられている。特許文献1によれば、この構成によりグロープラグ先端部の発熱が保持され、グロープラグの熱損失が抑制される。 For example, Patent Document 1 discloses a self-ignition internal combustion engine having a glow plug in a combustion chamber. In the internal combustion engine of Patent Document 1, a heat insulating material is provided on the wall surface of the glow plug mounting hole of the cylinder head. According to Patent Document 1, this configuration maintains heat generation at the tip of the glow plug and suppresses heat loss of the glow plug.
特許文献1は自己着火式内燃機関に関する技術であるが、火花点火式内燃機関についても、着火性を向上させ得る構成が望まれる。ここで、特許文献1の断熱材をそのまま火花点火式内燃機関に適用し、例えば点火プラグ取付孔壁面に断熱材を取り付けることも考えられる。しかし、上述のグロープラグ取付孔の壁面に備えられた断熱材は、自己着火を促進するものであるが、一方、火花点火式内燃期間では点火プラグによる着火ではない自己着火は、つまりプレイグニッションなどの好ましくない状況となり得る。従って、単純に上述の断熱材の配置を火花点火式内燃機関に適用することはできない。 Although Patent Document 1 is a technology related to a self-ignition internal combustion engine, a configuration capable of improving the ignitability is also desired for a spark ignition internal combustion engine. Here, it is also conceivable that the heat insulating material of Patent Document 1 is applied to a spark ignition internal combustion engine as it is, and for example, the heat insulating material is attached to the wall surface of the spark plug mounting hole. However, the heat insulating material provided on the wall surface of the glow plug mounting hole described above promotes self-ignition, while self-ignition that is not ignition by the spark plug in the spark ignition type internal combustion period, that is, pre-ignition etc. It can be an unfavorable situation. Therefore, the arrangement of the above-described heat insulating material cannot simply be applied to a spark ignition type internal combustion engine.
従って、この発明は、上記課題を解決することを目的とし、火花点火式内燃機関において、点火プラグによる着火性を向上させ得る構成を有する内燃機関を提供するものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an internal combustion engine having a configuration capable of improving the ignitability of a spark plug in a spark ignition internal combustion engine.
第1の発明は、上記の目的を達成するため、シリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの取付孔に、放電部が燃焼室内に露出するように設置された点火プラグと、を備え、
前記点火プラグの火花放電により、空気と燃料との混合気を着火燃焼せしめる火花点火式内燃機関であって、
前記シリンダヘッドの、前記燃焼室を構成する面上であって、かつ、前記取付孔と、前記取付孔周辺に設けられた吸気ポート又は排気ポートとの間の領域に、シリンダヘッド側断熱材を備える。
In order to achieve the above object, a first invention includes a cylinder head, and a spark plug installed in a mounting hole of the cylinder head so that a discharge portion is exposed in a combustion chamber.
A spark ignition internal combustion engine that ignites and burns a mixture of air and fuel by spark discharge of the spark plug,
A cylinder head-side heat insulating material is provided in a region of the cylinder head on the surface constituting the combustion chamber and between the mounting hole and an intake port or an exhaust port provided around the mounting hole. Prepare.
第2の発明は、第1の発明の内燃機関において、内燃機関の気筒内に配置されたピストンの頂面上であって、かつ、前記取付孔に対向する領域に、ピストン側断熱材を備える。 According to a second invention, in the internal combustion engine of the first invention, a piston-side heat insulating material is provided on a top surface of a piston disposed in a cylinder of the internal combustion engine and in a region facing the mounting hole. .
第3の発明は、第2の発明の内燃機関において、前記ピストンのストローク方向に投影した場合に、前記ピストン側断熱材の配置された領域の外郭と、前記シリンダヘッド側断熱材の配置された領域の外郭とは同一となる。 According to a third aspect of the present invention, in the internal combustion engine of the second aspect, when projected in the stroke direction of the piston, the outer periphery of the region where the piston side heat insulating material is disposed and the cylinder head side heat insulating material are disposed. The outline of the region is the same.
第4の発明は、第1から第3のいずれかの発明の内燃機関において、前記シリンダヘッド側断熱材は、前記燃焼室を構成する面上における、前記取付孔を中心として、前記吸気ポート又は前記排気ポートと外接する円のうち、最小の円よりも内側に配置される According to a fourth aspect of the present invention, in the internal combustion engine according to any one of the first to third aspects, the cylinder head-side heat insulating material has the intake port or the center around the mounting hole on the surface constituting the combustion chamber. Of the circle circumscribing the exhaust port, it is arranged inside the smallest circle.
第5の発明は、第1から第4のいずれかの発明の内燃機関において、前記シリンダヘッド側断熱材及び/又は前記ピストン側断熱材の熱抵抗は、0.001[m2K/W]以上である。 According to a fifth aspect of the invention, in the internal combustion engine according to any one of the first to fourth aspects, the thermal resistance of the cylinder head side heat insulating material and / or the piston side heat insulating material is 0.001 [m 2 K / W] or more. is there.
第6の発明は、第1から第5のいずれかの発明の内燃機関において、内燃機関は、断熱エンジンであって、
前記シリンダヘッド側断熱材が配置された領域の断熱性は、前記燃焼室を構成する他の領域の断熱性よりも高い。
A sixth invention is the internal combustion engine of any one of the first to fifth inventions, wherein the internal combustion engine is a heat insulation engine,
The heat insulating property of the region where the cylinder head-side heat insulating material is disposed is higher than the heat insulating property of other regions constituting the combustion chamber.
第1の発明によれば、シリンダヘッドの燃焼室を構成する面の、点火プラグ取付孔近傍に断熱材が配置されている。燃焼室内の点火プラグ周囲の混合気は、この断熱材から受熱し上昇する。従って、点火時、混合気の初期火炎の生成に寄与する点火プラグ周囲の混合気のみを効果的に高温とすることができ、着火性を向上させることができる。また、断熱材は点火プラグと吸・排気ポートの間の領域にのみ取り付けられている。従って、点火プラグから遠い吸・排気ポートより外側の領域に存在する混合気は、断熱材からの受熱が小さく、点火プラグ周囲と比較すると低温に保たれる。従って、過剰な昇温によるプレイグニッションの発生等を防止することができる。 According to the first invention, the heat insulating material is arranged in the vicinity of the spark plug mounting hole on the surface constituting the combustion chamber of the cylinder head. The air-fuel mixture around the spark plug in the combustion chamber rises by receiving heat from this heat insulating material. Accordingly, at the time of ignition, only the air-fuel mixture around the spark plug that contributes to the generation of the initial flame of the air-fuel mixture can be effectively increased in temperature, and the ignitability can be improved. Further, the heat insulating material is attached only to the region between the spark plug and the intake / exhaust port. Therefore, the air-fuel mixture existing in the region outside the intake / exhaust port far from the spark plug has a low heat reception from the heat insulating material, and is kept at a low temperature as compared with the periphery of the spark plug. Therefore, the occurrence of pre-ignition due to excessive temperature rise can be prevented.
第2又は第3の発明によれば、点火プラグ取付孔に対向するピストン頂面に断熱材が配置されている。これにより、点火プラグ近傍の混合気のみをより効果的に昇温することができ、着火性を向上させることができる。 According to the 2nd or 3rd invention, the heat insulating material is arrange | positioned at the piston top surface facing a spark plug attachment hole. Thereby, only the air-fuel mixture in the vicinity of the spark plug can be heated more effectively, and the ignitability can be improved.
第4の発明によれば、断熱材は、吸・排気ポートより内側の領域にのみ設置される。従って、吸・排気ポートより外側の領域に存在する混合気の、断熱材からの受熱を確実に小さく抑えることができる。これにより、点火プラグの周囲の混合気を昇温しつつ、気筒内全体としては過剰な温度上昇を抑制することができる。 According to 4th invention, a heat insulating material is installed only in the area | region inside an intake / exhaust port. Therefore, the heat reception from the heat insulating material of the air-fuel mixture existing in the region outside the intake / exhaust port can be reliably suppressed to be small. As a result, it is possible to suppress an excessive temperature rise in the entire cylinder while raising the temperature of the air-fuel mixture around the spark plug.
第5の発明によれば、プラグ周囲の混合気をより効果的に高温とすることができ、着火性を向上させることができる。 According to the fifth aspect of the invention, the air-fuel mixture around the plug can be effectively increased in temperature, and the ignitability can be improved.
第6の発明によれば、断熱エンジンにおいても、点火プラグ周囲の混合気を効果的に昇温することができ、着火性を向上させることができる。 According to the sixth aspect of the invention, even in the heat insulation engine, the temperature of the air-fuel mixture around the spark plug can be effectively increased, and the ignitability can be improved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1における内燃機関に配置された点火プラグ及びその周辺機器の構成について説明するための図である。この実施の形態1の内燃機関は、2つの吸気弁と排気弁とを有するペントルーフ型の内燃機関である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram for illustrating the configuration of a spark plug and its peripheral devices arranged in the internal combustion engine in the first embodiment of the present invention. The internal combustion engine of the first embodiment is a pent roof type internal combustion engine having two intake valves and an exhaust valve.
図1に示されるように、内燃機関はシリンダブロック10と、シリンダブロック10上に配置されるシリンダヘッド12とを有する。シリンダブロック10は、内燃機関の複数の気筒を構成する筒構造を有し、各筒内にはピストン14が配置されている。
As shown in FIG. 1, the internal combustion engine includes a
シリンダヘッド12には、シリンダヘッド12を貫通し、かつ、各気筒の燃焼室16を構成する面(以下、「燃焼室壁面」と称することとする)16aに開口する2つの吸気ポート18及び2つの排気ポート20が形成されている。シリンダヘッド12は、更に、燃焼室壁面16aの中央付近に開口する取付孔を有し、取付孔内には点火プラグ22が取り付けられている。
The
燃焼室16を構成する、シリンダヘッド12の燃焼室壁面16aとピストン14の頂面16bとには、それぞれ断熱材24、26が取り付けられている。ここで用いられる断熱材24、26は、その熱抵抗が0.001[m2K/W]以上となるように、その熱抵抗と厚さとが調整されている。
図2は、この発明の実施の形態1における内燃機関の燃焼室壁面16aを、ピストン14側から見た状態を表す図である。図2に示されるように、燃焼室壁面16aには、それぞれ吸気弁18aによって開閉される2つの吸気ポート18と、排気弁20aによって開閉される2つの排気ポート20とが開口している。
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which combustion
断熱材24は、点火プラグ22を中心として点火プラグ22を囲む円内に取り付けられている。この断熱材24が設置された領域は、点火プラグ22の取付孔外周円と、点火プラグ22を中心とし吸気弁18a、排気弁20aよりも内側の円との間の領域に配置されている。
The
図3は、この発明の実施の形態1における内燃機関のピストン14の頂面16bを表す図である。図3は、燃焼室16を構成するピストン頭部の面を、シリンダヘッド12側から見た状態を表わしている。図3に示されるように、ピストン14の頂面16bの気筒中心部付近には断熱材26が取り付けられている。断熱材26が配置される領域は、ストローク方向に投影した場合に、シリンダヘッド12の断熱材24設置領域の外周郭と同一となる領域である。
FIG. 3 is a diagram showing a
以上のように、点火プラグ22の周囲には断熱材24、26が配置されている。混合気は、この断熱材24、26から受熱する。従って、点火プラグ22周囲の混合気を効果的に昇温することができる。一方、吸・排気ポート18、20より外側の、点火プラグ22と比較的遠い領域においては、混合気の断熱材24、26からの受熱が極めて少ない。このように、点火プラグ22周囲にのみ断熱材24、26を配置した構成により、初期火炎の生成に寄与する点火プラグ22周囲の混合気のみを効果的に昇温することができるため、内燃機関の熱効率及び着火性を向上させることができる。同時に、点火プラグ22と離れた領域では、混合気を比較的低温に保つことができるため、筒内全体の過剰な昇温を抑制することができる。
As described above, the
なお、この実施の形態では、断熱材24の設置領域を、燃焼室壁面16aの、点火プラグ22の取付孔外周円と、吸気ポート18、排気ポート20より内側の円との間の領域とし、更に、ピストン14側の断熱材26の設置領域を、ピストンストローク方向に投影した場合に、シリンダヘッド12側の断熱材24の設置領域外郭と同一となる領域とする場合について説明した。これにより、点火プラグ22周囲の混合気のみを選択的に昇温させることができる。
In this embodiment, the installation region of the
しかし、この発明において、断熱材24、26の設置領域は、点火プラグ22周辺の領域であればこれに限るものではない。但し、シリンダヘッド12側の断熱材24は、点火プラグ22の取付孔と、吸気ポート18、排気ポート20との間の領域に取り付けられるものであり、この断熱材24の配置領域の外郭は、吸気ポート18又は排気ポート20に外接する円のうち最小の円よりも小さい円内であることが好ましい。
However, in this invention, if the installation area | region of the
また、燃焼室壁面16a側の断熱材24とピストン頂面16b側の断熱材26との配置位置をストローク方向に投影した場合の形状は、同一でなくてもよい。ピストン14の頂面16b上の断熱材26は、点火プラグ22近傍であれば、他の領域や他の配置形状で配置することもできる。更には、燃焼室壁面16aとピストン頂面16bとのそれぞれに断熱材24、26を有するものに限らず、例えば燃焼室壁面16a側の点火プラグ22周囲にのみ断熱材を設置するものであってもよい。このような断熱材24又は断熱材26の配置領域については、以下の実施の形態においても同様である。
Moreover, the shape at the time of projecting the arrangement position of the
また、実施の形態1においては、ペントルーフ型の内燃機関に適用する場合について説明したが、この発明はこれに限るものではなく、例えば1つずつの吸気弁、排気弁のみを有する内燃機関など他の内燃機関に適用することもできる。この場合にも点火プラグ外周と吸気ポート又は排気ポートとの間の領域に断熱材を設置することにより、混合気を効果的に高温とすることができる。これにより過剰な昇温を抑制しつつ、内燃機関の着火性を向上させることができる。これについては、以下の実施の形態においても同様である。 In the first embodiment, the case where the present invention is applied to a pent roof type internal combustion engine has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, an internal combustion engine having only one intake valve and one exhaust valve. The present invention can also be applied to other internal combustion engines. Also in this case, the air-fuel mixture can be effectively heated to a high temperature by installing a heat insulating material in a region between the outer periphery of the spark plug and the intake port or the exhaust port. Thereby, the ignitability of the internal combustion engine can be improved while suppressing an excessive temperature rise. The same applies to the following embodiments.
また、内燃機関が断熱エンジンである場合には、同様に、他の領域よりも点火プラグ22周囲の領域の断熱性が高くなるように断熱材を設置する。これにより、点火プラグ22周囲の混合気を効果的に昇温させ、内燃機関の着火性を向上させることができる。これについては、以下の実施の形態においても同様である。
Further, when the internal combustion engine is a heat insulating engine, the heat insulating material is similarly installed so that the heat insulating property in the area around the
また、この発明における断熱材の熱抵抗等は、この実施の形態において説明したものに限るものではない。これについては、以下の実施の形態においても同様である。 In addition, the thermal resistance of the heat insulating material in the present invention is not limited to that described in this embodiment. The same applies to the following embodiments.
実施の形態2.
図4は、この発明の実施の形態2における内燃機関の点火プラグとその周辺機器の構成について説明するための模式図である。図4に示す例は、点火プラグの燃焼室16への突出部分と、その周辺の断熱材の配置の形状を除き、図1の構成と同じものである。具体的に、図4の点火プラグ30は、燃焼室16内に放電のための電極だけでなく、先端の一部分が突出するように設置されている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the configuration of an ignition plug of an internal combustion engine and its peripheral devices in Embodiment 2 of the present invention. The example shown in FIG. 4 is the same as the configuration of FIG. 1 except for the shape of the arrangement of the protruding portion of the spark plug into the
シリンダヘッド12側の断熱材32は点火プラグ30の突出した部分を埋めるようにして燃焼室16壁面に取り付けられている。燃焼室壁面16aをストローク方向に投影した状態は、図2と同様となる。つまり点火プラグ30の取付孔の外周と、吸気ポート18及び排気ポートの内側の円との間の領域に設置されている。またピストン14側の断熱材26も、図3と同様に、断熱材32の配置領域をストローク方向に投影した領域と同一の領域に配置される。
The
以上のように、断熱材32を、点火プラグ30の燃焼室16内への突出部を覆うように配置することで、点火プラグ30周辺の混合気をより確実に昇温させることができ、着火性を向上させることができる。
As described above, by disposing the
なお、以上の実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、この実施の形態において説明する構造等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。 In the above embodiment, when referring to the number of each element, quantity, quantity, range, etc., the reference is made unless otherwise specified or the number is clearly specified in principle. The invention is not limited to the numbers. Further, the structure and the like described in this embodiment are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.
10 シリンダブロック
12 シリンダヘッド
14 ピストン
16 燃焼室
18 吸気ポート
18a 吸気弁
20 排気ポート
20a 排気弁
22、30 点火プラグ
24、26、32 断熱材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記点火プラグの火花放電により、空気と燃料との混合気を着火燃焼せしめる火花点火式内燃機関において、
前記シリンダヘッドの、前記燃焼室を構成する面上であって、かつ、前記取付孔と、前記取付孔周辺に設けられた吸気ポート又は排気ポートとの間の領域に、シリンダヘッド側断熱材を備えることを特徴とする内燃機関。 A cylinder head, and a spark plug installed in the mounting hole of the cylinder head so that the discharge part is exposed in the combustion chamber,
In a spark ignition internal combustion engine that ignites and burns a mixture of air and fuel by spark discharge of the spark plug,
A cylinder head-side heat insulating material is provided in a region of the cylinder head on the surface constituting the combustion chamber and between the mounting hole and an intake port or an exhaust port provided around the mounting hole. An internal combustion engine comprising:
前記シリンダヘッド側断熱材が配置された領域の断熱性は、前記燃焼室を構成する他の領域の断熱性よりも高いことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の内燃機関。 The internal combustion engine is an adiabatic engine,
6. The internal combustion engine according to claim 1, wherein a heat insulating property of a region where the cylinder head-side heat insulating material is disposed is higher than a heat insulating property of another region constituting the combustion chamber. organ.
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Cited By (1)
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JP2019002325A (en) * | 2017-06-14 | 2019-01-10 | マツダ株式会社 | Ignition device for high compression ratio engine |
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2009
- 2009-11-05 JP JP2009254386A patent/JP2011099379A/en active Pending
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